Todas las especies marcan su ADN con grupos metilo. Esto se hace para regular la expresión génica, distinguir el ADN indígena del ADN extraño o para marcar cadenas de ADN viejas durante la replicación. La metilación se lleva a cabo mediante ciertas enzimas llamadas metiltransferasas, que decoran el ADN con metilose agrupa en ciertos patrones para crear una capa epigenética sobre el ADN.
Hasta ahora, los científicos no han estado luchando para determinar qué enzimas son responsables de qué patrones. Pero en un nuevo estudio, publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza , científicos del Centro de Biosustentabilidad de la Fundación Novo Nordisk DTU Biosustain de la Universidad Técnica de Dinamarca han acoplado enzimas con patrones específicos de metilación en dos bacterias.
"Saber qué enzima hace lo que se abre a muchas aplicaciones. Con este conocimiento, puede construir organismos modelo con metilomas artificiales, imitando el patrón de metilación de la cepa a la que desea introducir el ADN. De esta manera puede asegurarse 'supervivencia 'del ADN introducido ", dice el especialista y primer autor de este artículo Torbjørn Ølshøj Jensen de DTU Biosustain.
Los científicos a menudo tienen problemas con la metilación cuando intentan introducir ADN extraño en un organismo huésped, por ejemplo, bacterias o levaduras. Pero introducir ADN extraño es esencial cuando se construyen anfitriones de producción, a menudo llamados fábricas celulares, capaces de producirejemplo medicina, bioquímicos sostenibles e ingredientes alimenticios. A menudo, el huésped necesita genes ADN de otros organismos para producir los compuestos buscados.
Pero con la misma frecuencia, el anfitrión rechazará el ADN extraño y lo cortará en pedazos, simplemente porque los patrones de metilación revelan que el ADN es extraño. Los científicos que trabajan con E. coli como su anfitrión, generalmente no tienen tantos problemas- o menos que otros - cuando se introduce un nuevo ADN, ya que E. coli es bien conocido y "se porta bien". Pero mudarse a hosts menos conocidos puede convertirse en un gran problema.
"Al trabajar en otras bacterias que no sean E. coli, a menudo tienes que hacer muchas pruebas y errores cuando se trata de la transformación del ADN, pero eso no es lo suficientemente bueno. Necesitas conocimiento y herramientas. Con esto, tienes un sistema sistemáticoy una forma racional de solucionar los problemas ", dice Torbjørn Ølshøj Jensen.
El objetivo era descubrir qué enzimas son responsables de qué patrones. Para descubrir esto, los investigadores construyeron anillos de ADN plásmidos que contienen una de las metiltransferasas y "casetes" que contienen múltiples copias de ciertos patrones de ADN.Los patrones de ADN, llamados motivos, son los objetivos de las metiltransferasas. Al acoplar los dos, la metiltransferasa expresada por el plásmido marcaría el ADN de una manera específica, revelando así el patrón de metilación de la enzima.
Esto se hizo para todas las metiltransferasas. Posteriormente, se leyeron todos los plásmidos en un grupo usando un método de secuenciación diseñado para revelar grupos metilo. Esto les dio a los investigadores una "biblioteca" de acoplamientos de enzima a motivo.
Según el equipo de investigación, este método rápido para identificar patrones de metilación de metiltransferasa es muy prometedor para otros investigadores que luchan contra la degradación del ADN.
Para validar el método, los científicos analizaron los genomas de la bacteria M. thermoacetica resistente a la temperatura, así como la bacteria A. woodii. Ambas bacterias son huéspedes con gran potencial para aplicaciones industriales y genomas sustancialmente modificados.
En total, los dos organismos bacterianos contienen 23 genes de metiltranstransferasa, pero solo muestran modificaciones en 12 motivos de ADN diferentes en sus genomas, lo que significa que no todas las metiltransferasas están activas.
El equipo evaluó las 23 metiltransferasas, en busca de aquellas que están activas en los genomas. Para 11 de los 12 motivos, pudieron asociar la actividad al gen específico de las metiltransferasas.
Usando este método, el equipo espera diseñar anfitriones con un "metiloma" inequívoco, lo que significa que el organismo solo alberga las metiltransferasas deseadas, lo que facilitará la introducción de ADN extraño en organismos no modelo.
Esto puede ser útil tanto cuando se construyen fábricas celulares basadas en hospedadores nuevos o menos conocidos, como para comprender la regulación de la expresión génica y la diferenciación celular.
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Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Dinamarca . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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